DE973261C - Solution to increase the corrosion resistance of aluminum and its alloys and processes for their application - Google Patents
Solution to increase the corrosion resistance of aluminum and its alloys and processes for their applicationInfo
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Description
AUSGEGEBEN AM 31. DEZEMBER 1959ISSUED DECEMBER 31, 1959
A 21949 VII48dA 21949 VII48d
(V. St. A.)(V. St. A.)
Die Erfindung bezweckt, die Korrosionsbeständigkeit von Oberflächen von Aluminium und dessen Legierungen wesentlich zu erhöhen, ohne das metallische Aussehen derselben wesentlich zu beeinträchtigen. The invention aims, the corrosion resistance of surfaces of aluminum and its To increase alloys significantly without significantly impairing the metallic appearance of the same.
Es sind zahlreiche Verfahren zur Erhöhung des Korrosionswiderstandes von Aluminium und dessen Legierungen bekannt. Diese können in elektrochemische und rein chemische Verfahren eingeteilt ίο werden. Letztere verdrängen erstere mehr und mehr, da jene eine kostspielige elektrische Apparatur erfordern, einen geringeren Durchsatz haben und somit in Anlage und Betrieb erheblich teurer sind. Dagegen haben die elektrochemischen Verfahren den Vorteil, daß sie es ermöglichen, sehr dünne, gleichmäßige Oxydschichten zu erzeugen, welche das metallische Aussehen der Oberfläche nicht oder nur sehr wenig beeinträchtigen. Dies war bisher bei den rein chemischen Verfahren nicht möglich; diese bewirkten vielmehr stets eine Verfärbung der Oberfläche, meist in Form von verschiedenfarbigen Flecken.There are numerous methods of increasing the corrosion resistance of aluminum and its Alloys known. These can be divided into electrochemical and purely chemical processes ίο be. The latter displace the former more and more, since those require expensive electrical equipment, have lower throughput, and thus are considerably more expensive to install and operate. On the other hand, the electrochemical processes have the advantage that they make it possible to produce very thin, uniform oxide layers, which make the metallic Do not affect the appearance of the surface, or only very little. This was previously the case with the purely chemical Procedure not possible; Rather, these always caused a discoloration of the surface, mostly in the form of different colored spots.
Die Erfindung ermöglicht, auch auf rein chemischem Wege eine solche oft erwünschte metallische Oberfläche ohne Verfärbung und Flecken zu erhalten, dieThe invention enables such a metallic surface, which is often desired, also in a purely chemical way without getting discoloration and stains that
909 681/4909 681/4
in ihrem Aussehen und ihrer Korrosionsfestigkeit den elektrochemisch erzeugten Oberflächen entspricht.corresponds in appearance and corrosion resistance to the electrochemically generated surfaces.
Unter den zahlreichen Lösungen, die zur Erzeugung von Schutzschichten auf Aluminium bereits vorgeschlagen worden sind, befinden sich auch solche, die Chromsäure bzw. Chromate und Doppelfluoride mit oder ohne weitere Zusätze, wie Phosphorsäure, Arsensäure, Halogene, Borverbindungen usw., enthalten. Among the numerous solutions already proposed for the creation of protective layers on aluminum there are also those containing chromic acid or chromates and double fluorides with or without other additives such as phosphoric acid, arsenic acid, halogens, boron compounds, etc.
ίο Es wurde nun gefunden, daß verhältnismäßig sehr verdünnte Lösungen von Chromsäure bzw. Chromaten und Doppelnuoriden in eigenartiger Weise auf die Oberfläche von Aluminium und dessen Legierungen einwirken. Läßt man eine solche Lösung auf eine vorher von der stets vorhandenen Oxydschicht befreite Aluminiumoberfläche einwirken, so zeigt diese unmittelbar nach der Einwirkung einen verhältnismäßig geringen elektrischen Oberflächenwiderstand, der jedoch sehr schnell stark ansteigt und nach kurzer Zeit den einer nicht behandelten Oberfläche weit übertrifft. Ein Maximum des Oberflächenwiderstandes wird in etwa 24 Stunden erreicht. Entsprechend widersteht die erfindungsgemäß behandelte Oberfläche ohne eine sichtbare Schutzschicht dem Salzsprühkorrosionstest (z. B. USA. Government Specification Q-Q-M-151/a) mindestens 168 Stunden, während die gleiche, vorher von der Oxydschicht befreite, aber unbehandelte Oberfläche bereits nach 24 Stunden starke Korrosion zeigt. Dieses Verhalten kann vielleicht damit erklärt werden, daß die erfindungsgemäße Behandlung die Oberfläche aktiviert«, so daß sie in kürzester Zeit durch den Luftsauerstoff eine gleichmäßige, sehr dünne, unsichtbare und ununterbrochene Oxydschicht bildet.ίο It has now been found that comparatively much dilute solutions of chromic acid or chromates and double fluorides in a peculiar way on the Act on the surface of aluminum and its alloys. If you let such a solution on a The aluminum surface, which has been freed from the always present oxide layer, has an effect, as this shows a relatively low electrical surface resistance immediately after exposure, which increases very quickly and after a short time Time far exceeds that of an untreated surface. A maximum of the surface resistance is reached in about 24 hours. Accordingly, the treated according to the invention withstands Surface without a visible protective layer to the salt spray corrosion test (e.g. USA. Government Specification Q-Q-M-151 / a) at least 168 hours, while the same, previously freed from the oxide layer, but untreated surface already after Shows severe corrosion for 24 hours. This behavior can perhaps be explained by this are that the treatment according to the invention activates the surface «so that they can be in the shortest possible time the oxygen in the air creates an even, very thin, invisible and uninterrupted layer of oxide forms.
Durch die Verwendung sehr verdünnter Lösungen, durch die verhältnismäßig große Unempfindlichkeit gegen die Zeit und Temperatur der Behandlung und durch den ermöglichten Fortfall des Erfordernisses, den stets auf Aluminiumoberflächen vorhandenen Oxydfilm vorher zu entfernen, zeigt sich das erfindungsgemäße Verfahren wirtschaftlich und technisch den bekannten Verfahren überlegen.Due to the use of very dilute solutions, due to the relatively great insensitivity against the time and temperature of the treatment and through the elimination of the requirement, To remove the oxide film that is always present on aluminum surfaces beforehand, the method according to the invention shows itself Process economically and technically superior to known processes.
Bei einem bekannten Verfahren mit sehr weiten Konzentrationsbereichen an Chromat und Fluor sollen in erster Linie sichtbare und farbige Schichten erzeugt werden. Es ist zwar auch erwähnt, daß farblose Schichten erhalten werden können. Dies wird nun aber nicht etwa durch Verminderung der Mengen an Chromsäure und Flußsäure erreicht, sondern durch Zusatz von größeren Mengen von Kaliumalaun. Selbst wenn diese farblosen Schichten hinsichtlich ihrer Farblosigkeit und Korrosionsschutz den erfindungsgemäßen Schichten entsprechen würden, so stellt das neue Verfahren wegen der Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Lösungen, die nur etwa χ/10 an Chromsäure und HF und keinerlei Alaunzusatz enthalten, einen erheblicnen technischen Fortschri+t dar.In a known process with very wide concentration ranges of chromate and fluorine, primarily visible and colored layers are to be produced. It is also mentioned that colorless layers can be obtained. However, this is not achieved by reducing the amounts of chromic acid and hydrofluoric acid, but by adding larger amounts of potassium alum. Even if these colorless layers of their lack of color and corrosion protection layers according to the invention would correspond in such sets the new process because of the economic efficiency of the solutions of the invention, which is only about χ / 10 on chromic acid and HF and no Alaunzusatz contain a erheblicnen technical Fortschri + t is .
Erfindungsgemäß werden Lösungen verwendet, die als wirksame Bestandteile 0,4 bis 4 g/l CrO3 und 0,1 bis ι g/l F enthalten und ein pH von 2 bis 4 aufweisen. Unterhalb der unteren Grenze an CrO3 und F fällt die Wirkung stark ab; oberhalb der oberen Grenze besteht die Neigung, sichtbare und farbige Überzüge zu bilden. Bei einem pH unter 2 besteht die Neigung zur Bildung sichtbarer Überzüge, bei einem pH über 4 erfolgt keine wesentliche Einwirkung auf die Oberfläche. Die Einstellung des pH-Wertes erfolgt in bekannter Weise entweder durch Verwendung von Chromsäure und/oder komplexen Fluorwasserstoff säur en bei der Herstellung der Lösungen oder Konzentrate oder durch Zusatz anderer Säuren oder durch Abstumpfung zu sauren Lösungen mit Alkali.According to the invention solutions are used as active ingredients 0.4 to 4 g / l of CrO 3 and 0.1 contain up ι g / l F and having a p H 2 to 4 The effect drops sharply below the lower limit for CrO 3 and F; above the upper limit there is a tendency to form visible and colored coatings. At a p H less than 2, the tendency to form a visible coating, no significant action is carried out at a p H 4 onto the surface. The adjustment of the p H -value in a known manner either by the use of chromic acid and / or hydrogen fluoride complex Saur s in the preparation of the solutions or concentrates or by adding other acids, or by blunting to acidic solutions with alkali.
Die Erfindung wird durch nachstehende Beispiele erläutert:The invention is illustrated by the following examples:
CrO3 CrO 3
K2ZrF6 K 2 ZrF 6
K2TiF6H2O K 2 TiF 6 H 2 O
Wasser adWater ad
IIII
0,46 g 0,29 g0.46 g 0.29 g
ι 1ι 1
2,0 g2.0 g
4 g ι 14 g ι 1
Die zu behandelnden Oberflächen müssen natürlich frei von Schmutz und Öl sein, so daß sie sich von der Behandlungslösung gleichmäßig benetzen lassen; dagegen braucht der stets auf solchen Oberflächen vorhandene leichte Oxydfilm nicht entfernt zu werden, sondern er erhöht noch die Passivierung und den Korrosionswiderstand, wenn die Oberfläche erfindungsgemäß behandelt wird.The surfaces to be treated must of course be free of dirt and oil, so that they can let the treatment solution wet evenly; on the other hand, he always needs on such surfaces existing light oxide film not to be removed, but it still increases the passivation and the corrosion resistance when the surface is treated according to the invention.
Die Lösung des Beispiels I eignet sich insbesondere für das Tauchverfahren. Die Tauchdauer kann bei einer Badtemperatur von etwa 70° etwa 1 bis 2 Minuten betragen, worauf gespült und getrocknet wird.The solution of Example I is particularly suitable for the immersion process. The duration of the dive can be a bath temperature of about 70 ° be about 1 to 2 minutes, after which it is rinsed and dried.
Die Lösung des Beispiels II eignet sich insbesondere zum Auftrag mit Pinsel bei Raumtemperatur, worauf man sie 1 bis 2 Minuten einwirken läßt. Man kann die Lösung dann auftrocknen lassen, wobei aber leicht ein pulveriger Rückstand auf der Metalloberfläche zurückbleibt. Obgleich dieser die Korrosionsfestigkeit nicht beeinträchtigt, empfiehlt sich eine Spülung mit Wasser, wenn ein solcher Rückstand unerwünscht ist.The solution of Example II is particularly suitable for application with a brush at room temperature, whereupon let them act for 1 to 2 minutes. The solution can then be allowed to dry up, but a powdery residue easily remains on the metal surface. Although this the corrosion resistance not affected, a water rinse is recommended if there is such a residue is undesirable.
Wie oben gesagt, sind Zeit und Temperatur der Behandlung nicht sehr kritisch. Die Temperatur kann von 200 bis zum Siedepunkt der Lösung betragen. Man verwendet zweckmäßig bei niedrigen Temperaturen konzentriertere Lösungen (innerhalb der angegebenen Grenzen) als in der Wärme, wobei die Behandlungszeit so zu wählen ist, daß sich noch kein sichtbarer Überzug bzw. eine Verfärbung der Oberfläche bemerkbar macht.As said above, the time and temperature of the treatment are not very critical. The temperature can be from 20 0 to the boiling point of the solution. It is advisable to use more concentrated solutions (within the specified limits) at low temperatures than at high temperatures, the treatment time being chosen so that no visible coating or discoloration of the surface is noticeable.
Statt der obengenannten komplexen Fluoride des Zirkons und Titans können auch die der Kieselsäure, der Borsäure, des Zinns usw. verwendet werden. iaoInstead of the above-mentioned complex fluorides of zirconium and titanium, those of silicic acid, boric acid, tin, etc. can be used. iao
Statt des Tauchens oder Pinselauftrages kann die Lösung natürlich auch durch Spritzen aufgetragen werden. Man kann auch den Gegenstand unmittelbar nach dem Tauchen aus der Lösung herausnehmen und den anhaftenden Film 1 bis 2 Minuten einwirken lassen.Instead of dipping or applying a brush, the solution can of course also be applied by spraying will. The object can also be removed from the solution immediately after immersion and allow the adhering film to act for 1 to 2 minutes.
Wie die obigen Beispiele zeigen, enthält die Lösung um so mehr CrO4, je mehr F sie enthält, und umgekehrt. As the above examples show, the more F the solution contains, the more CrO 4 it contains, and vice versa.
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